CN102019585B - 基于数控对磨成型的金刚石砂轮v形尖角精密修整方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于数控对磨成型的金刚石砂轮V形尖角精密修整方法。该方法金刚石砂轮刀具固定在砂轮轴上，碳化硅磨石固定在水平面上，金刚石砂轮刀具在随砂轮轴在垂直水平面的竖直平面上由下到上移动的同时沿砂轮轴轴向方向由左向右行进，形成V形的行走路径左侧向上倾斜的行走线路，对金刚石砂轮刀具右侧进行磨削；将金刚石砂轮刀具转换方向，金刚石砂轮刀具在随砂轮轴由下到上移动的同时沿砂轮轴轴向方向由右向左行进，形成V形的行走路径右侧向上倾斜的行走线路，对金刚石砂轮刀具左侧进行磨削；该方法可对难加工的超硬金刚石砂轮工具进行V尖角的微细精密修整，不受修整工具形状的限制。
Description
技术领域
本发明涉及超硬工具的微细精密制造技术领域，具体涉及一种陶瓷、单晶硅、光学玻璃、硬质合金等硬脆性工件的微结构功能表面机械制造技术。
背景技术
零部件表面加工出微米级空间结构表面，可以产生新的光学性能、物理性能和机械性能。例如，液晶显示器的导光微V槽基板，光伏硅晶片减反射微结构功能表面，笔记本电脑的散热功能表面通道等。目前，微细加工的成熟技术是采用光、电子束、离子束、化学腐蚀等微细加工方法。因为这些方法采用的非接触加工原理，所以加工效率极低以及生产周期较长长，且伴随有腐蚀液难处理、危险气体及射频功率等环境问题。
高效机械制造技术主要依赖于超硬工具的机械去除加工技术，但是，微细工具的制作技术及控制是目前的技术瓶颈。在机械加工中，金刚石砂轮工具与硬质合金等刀具相比可以加工陶瓷、玻璃、单晶硅等超硬脆性材料。但是，金刚石砂轮工具V形尖端的修整技术目前尚未突破，所以单晶硅、碳化硅陶瓷、光学玻璃等高附加值零部件的微结构功能表面加工仍然依赖于高能束及化学等非机械接触式的微细加工方法。
因此，制作微细尖端的金刚石砂轮且控制其磨损，实现硬脆性材料的微结构表面机械加工。这与非机械接触式的高能束及化学等微细加工相比具有加工效率高、生产成本低、无腐蚀液处理等特点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种超硬金刚石砂轮工具V形尖角的数控对磨修整方法，针对硬脆性材料零部件实现机械方式的微细精密加工。该方法可对难加工的超硬金刚石砂轮工具进行V尖角的微细精密修整，不受修整工具形状的限制。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种基于数控对磨成型的金刚石砂轮V形尖角精密修整方法：将金刚石砂轮刀具固定在砂轮轴上，碳化硅磨石固定在水平面上，金刚石砂轮刀具在随砂轮轴在垂直水平面的竖直平面上由下到上移动的同时沿砂轮轴轴向方向由左向右行进，形成V形的行走路径左侧向上倾斜的行走线路，对金刚石砂轮刀具右侧进行磨削；将金刚石砂轮刀具转换方向，金刚石砂轮刀具在随砂轮轴由下到上移动的同时沿砂轮轴轴向方向由右向左行进，形成V形的行走路径右侧向上倾斜的行走线路，对金刚石砂轮刀具左侧进行磨削；该左侧向上倾斜的行走线路和右侧向上倾斜的行走线路构成金刚石砂轮刀具的交叉V形的行走路径，该交叉V形的行走路径的交叉角为V形行走路径角度β，50度≤β≤70度；金刚石砂轮刀具在交叉V形的行走路径运动时，与固定的碳化硅磨石对磨；金刚石砂轮刀具在交叉V形的行走路径分2-5次进给，首先采用50～80微米的进给深度，再采用5～10微米的进给深度，最后采用进给深度为零的零修整。
为进一步实现本发明的目的，所述碳化硅磨石优选由绿色碳化硅磨料组成，结合剂为陶瓷，粒度为180～1200目。
所述金刚石砂轮刀具由金刚石磨料组成，结合剂为青铜，金刚石磨料粒度为600～1500目，浓度大于4.4克拉/cm3。
修整中优选采用水或者水溶性切削液为冷却液。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)该发明可以用于硬脆性零部件表面的微细机械加工，与光、化学等微细加工相比，加工效率更高，成本低，且无难处理的腐蚀液。
(2)该发明可以对金刚石、cBN等超硬砂轮进行V形尖角的微细精密修整，而现有技术仅能精密修整硬质合金等普通刀具。
(3)传统修整方法的金刚石砂轮轮廓形状依赖于修整工具的形状精度，而该发明不限制修整的工具形状，生产更加灵活、实用性更广。
(4)该发明的数控对磨修整方法与磨料液研磨盘机械修整方法相比，具有更高的修整效率，且可以消除难处理的研磨液。
附图说明
图1为金刚石砂轮V形尖角的数控对磨修整的示意图。
具体实施方式
为更好理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。高速旋转的
如图1所示，将金刚石砂轮刀具1固定在砂轮轴2上，碳化硅磨石4固定在水平面上，砂轮轴2在垂直水平面的竖直平面上可上下移动；金刚石砂轮刀具1一方面可以沿砂轮轴2轴向方向行进，另一方面可以随砂轮轴2上下移动；金刚石砂轮刀具1在随砂轮轴2由下到上移动的同时沿砂轮轴2轴向方向由左向右行进，形成图1所示的V形的行走路径3左侧向上倾斜的行走线路，对金刚石砂轮刀具1右侧进行磨削；将金刚石砂轮刀具1转换方向，金刚石砂轮刀具1在随砂轮轴2由下到上移动的同时沿砂轮轴2轴向方向由右向左行进，形成图1所示的V形的行走路径3右侧向上倾斜的行走线路，对金刚石砂轮刀具1左侧进行磨削；该左侧向上倾斜的行走线路和右侧向上倾斜的行走线路沿交叉点的垂线左右对称，构成金刚石砂轮刀具1的交叉V形的行走路径3，该交叉V形的行走路径3的交叉角为V形行走路径角度β，50度≤β≤70度；；金刚石砂轮刀具1在交叉V形的行走路径3运动时，与固定的碳化硅磨石4对磨。碳化硅磨石优选由绿色碳化硅磨料组成，结合剂为陶瓷，粒度为180～1200目；金刚石砂轮刀具1由金刚石磨料组成，结合剂为金属，金刚石磨料粒度为600～1500目，浓度大于100，浓度是指砂轮单位体积的金刚石含量，100相当于4.4克拉/cm3。金刚石砂轮刀具1在交叉V形的行走路径3分2-5次进给，首先采用粗修整，进给深度为50～80微米，当砂轮V形尖端成型后，再采用精修整，进给深度为5～10微米，最后采用零修整，修整时进给深度为零。修整中采用水或者水溶性切削液为冷却液。
在该修整方法中，无论碳化硅磨石的形状如何，被修整的金刚石砂轮刀具1的轴向轮廓最终形成V形尖角。金刚石砂轮刀具1的V形尖角角度α等于V形交叉行走路径的角度β，50度≤β≤70度；。采用更细粒度的碳化硅磨石以及减小修整的进给深度，都可以减小砂轮工具V形尖角的圆弧半径r和形状误差。
实施例
在CNC精密磨床(SMRART B818)安装直径150mm的金刚石砂轮刀具1，长方形的修整碳化硅磨石4，在工作台面上沿着磨石的厚度方向与砂轮轴向保持一致。金刚石砂轮粒度为#600，结合剂为青铜，浓度100％。修整碳化硅磨石4为#180绿碳化硅磨石，结合剂为陶瓷。
如图1所示，砂轮的V形行走路径角度β设计为60度，砂轮转速N＝3000转/分，砂轮进给速度vf为80毫米/分。首先，采用粗修整，进给深度a为50微米，当修整成V尖角时，再采用精修整，进给深度a为5微米，最后采用零修整2次，冷却液用BM2水溶性磨削液。修整后，金刚石砂轮V形尖角α的检测角度为60.45度，尖角半径r为28.4微米，而且在金刚石砂轮V形尖角上微细金刚石磨粒能够被修锐。
本实施例可以将超硬金刚石砂轮修整成V形尖角，尖角角度可以控制到60度及以下，公差可以控制到0.5度以内，V槽尖角圆弧半径可以小于30微米。
Claims (4)
1.一种基于数控对磨成型的金刚石砂轮V形尖角精密修整方法，其特征在于：将金刚石砂轮刀具固定在砂轮轴上，碳化硅磨石固定在水平面上，金刚石砂轮刀具在随砂轮轴在垂直水平面的竖直平面上由下到上移动的同时沿砂轮轴轴向方向由左向右行进，形成V形的行走路径左侧向上倾斜的行走线路，对金刚石砂轮刀具右侧进行磨削；将金刚石砂轮刀具转换方向，金刚石砂轮刀具在随砂轮轴由下到上移动的同时沿砂轮轴轴向方向由右向左行进，形成V形的行走路径右侧向上倾斜的行走线路，对金刚石砂轮刀具左侧进行磨削；该左侧向上倾斜的行走线路和右侧向上倾斜的行走线路沿交叉点的垂线左右对称，构成金刚石砂轮刀具的交叉V形的行走路径，该交叉V形的行走路径的交叉角为V形行走路径角度β，50度≤β≤70度；金刚石砂轮刀具在交叉V形的行走路径分2-5次进给，首先采用50～80微米的进给深度，再采用5～10微米的进给深度，最后采用进给深度为零的零修整。
2.根据权利要求1所述基于数控对磨成型的金刚石砂轮V形尖角精密修整方法，其特征在于：所述碳化硅磨石由绿色碳化硅磨料组成，结合剂为陶瓷，粒度为180～1200目。
3.根据权利要求1所述基于数控对磨成型的金刚石砂轮V形尖角精密修整方法，其特征在于：所述金刚石砂轮刀具由金刚石磨料组成，结合剂为青铜，金刚石磨料粒度为600～1500目，浓度大于4.4克拉/cm3，所述浓度是指砂轮单位体积的金刚石含量。
4.根据权利要求1所述基于数控对磨成型的金刚石砂轮V形尖角精密修整方法，其特征在于：修整中金刚石砂轮转速大于2000转/分，采用水或者水溶性切削液为冷却液。
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